JPH0637619A

JPH0637619A - 近接スイッチ

Info

Publication number: JPH0637619A
Application number: JP21355392A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Motouji; 知史元氏
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のコイル素線が撚り合わせて構成された
リッツ線による発振コイルを有する近接スイッチにおい
て、コイル素線の一部断線を検出できるようにするこ
と。【構成】発振回路１１の発振出力をＦ／Ｖ変換回路１
３により電圧信号に変換する。弁別回路１４は発振周波
数の低下によって磁性体金属の物体を検知する。弁別回
路１５は発振周波数の上昇によって断線を検知してい
る。そして弁別回路１５より断線を検出したときには断
線警報出力回路１７より警報信号を出力している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコイルの断線による異常
検知機能を有する高周波発振型の近接スイッチに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来高周波発振型の近接スイッチは例え
ば図１３（ａ）にその断面図を示すように、円筒形のケ
ース１の一端を検出面１ａとしており、検出面内側にフ
ェライトコア２が取付けられる。フェライトコア２の環
状溝内に発振コイル３が取付けられる。そしてこの発振
コイル３を含む共振回路の共振周波数で発振する発振回
路と、その発振レベルの低下又は周波数の変化を検知す
る検知回路部から成る電子回路がプリント基板４上に実
装されて構成されている。ケース１の空隙部には充填樹
脂５が充填される。ここで発振コイル３は被覆された素
線（ 0.1mmφ以下の銅線）が複数本撚り合わせたリッツ
線が用いられる。

【０００３】発振振幅を検出する近接スイッチにおいて
は、図１４（ａ）に示す発振コイルの等価回路におい
て、並列共振回路のアドミタンスＹは次式で示される。Ｙ＝（Ｃ・ｒ）／Ｌここでｒはコイル線の導体抵抗にほぼ等しい。金属物体
が接近すればコイルの損失ｒが増加しアドミタンスＹが
増加するため、これによって金属物体の接近が検出でき
る。このアドミタンスの実数部であるコンダクタンスｇ
と物体までの距離の関係は図１４（ｂ）の曲線Ａで示さ
れる。

【０００４】ここで発振コイル３が完全に断線した場合
にはそのいずれかの端子の直流レベルが変化するため、
その出力変化に基づいて断線を検知するようにした近接
スイッチが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の高周波
発振型近接スイッチは、工場の組立搬送ライン等におい
て金属体の到来を検出するために用いられることが多
い。そのため検出物体６の可動領域と検出ヘッドのクリ
アランスが充分確保されていなかったり、検出物体６の
領域がぶれる場合には、検出物体６がケースの検出面に
接近して接触する恐れがある。又アルミニウム切削機に
取付けられている場合には、切削されたアルミニウムの
切粉が近接スイッチの検出面上に堆積していき、検出物
体６の通過毎に切粉が検出面にこすりつけられる。従っ
て図１３（ｂ）に示すようにケースの一部が欠落して発
振コイル３が断線することがある。又近接スイッチの使
用環境は過酷であり、例えば周囲温度−25℃〜70℃の程
度の広範囲で使用されることが多い。又熱を持った油が
直接近接スイッチにかかるような場所で使用されること
がある。そのため図１３に示すように充填樹脂５をケー
ス１内に充填しているが、この樹脂の膨張，収縮による
ストレスがコイル巻線部に加わる。従って発振コイル３
のリッツ線が部分的に断線することがある。図１４
（ｂ）の曲線において、コイル線の１本の素線が断線す
れば、曲線Ａから例えば曲線Ｂのように変化する。又更
に断線本数が増加すれば、曲線Ｃに示すようにコンダク
タンスが徐々に上昇するように変化する。図１４（ｃ）
はコイル素線数に対する発振コイルの導体抵抗の変化を
示すグラフである。従っていずれは断線本数の増加によ
り検出物体が接近しなくても発振が停止し、物体検知信
号が連続的に出力されることとなる。

【０００６】本願の請求項１〜４の発明はこのような従
来の問題点に鑑みてなされたものであって、コイル素線
が部分的に断線した場合にその警報信号を得ることがで
きるようにすることを技術的課題とする。又本願の請求
項５〜７の発明はこのような課題に加えて、コイルの部
分断線が検知されたときに発振状態を元の状態に復帰で
きるようにすることを技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、複数の被覆されたコイル素線を撚り合わせて構成さ
れる発振コイルを含む発振回路を有し、発振回路の発振
出力の変化に基づいて物体を検出する近接スイッチであ
って、発振回路の周波数変化に基づいて発振コイルの部
分断線を検出する弁別手段と、を具備することを特徴と
するものである。

【０００８】本願の請求項２の発明は、複数の被覆され
たコイル素線を撚り合わせて構成される発振コイルを含
む発振回路を有し、発振回路の発振出力の変化に基づい
て物体を検出する近接スイッチであって、発振回路の発
振周波数の低下に基づいて磁性体金属の接近を検知する
第１の弁別手段と、発振回路の周波数の上昇に基づいて
発振コイルの撚り線の部分断線を検知する第２の弁別手
段と、を具備することを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項４の発明は、複数の被覆され
たコイル素線を撚り合わせて構成される発振コイルを含
む発振回路を有し、発振回路の発振出力の変化に基づい
て物体を検出する近接スイッチであって、発振回路の発
振周波数の上昇を検知する第１，第３の弁別手段と、発
振回路の発振周波数の低下を検知する第２の弁別手段
と、発振回路の発振振幅の低下を検知する第４の弁別手
段と、第１〜第４の弁別手段の出力に基づいて物体を検
知すると共に、発振コイルの部分断線を検知する信号処
理回路と、を具備することを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項５の発明は、弁別手段による
発振コイルの部分断線信号に基づいて、発振回路の発振
状態を元の状態に復帰させる発振状態調整手段を有する
ことを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項６の発明では、弁別手段は発
振コイルの断線本数を検出するものであり、発振状態調
整手段は、弁別手段による断線本数信号に基づいて発振
回路の発振状態を元の状態に復帰させることを特徴とす
るものである。

【００１２】本願の請求項７の発明では、発振回路は帰
還抵抗の抵抗値によって発振条件を変化させるものであ
り、発振状態調整手段は、発振回路の帰還抵抗の抵抗値
を撚り線の断線本数に対応して順次小さくなるように選
択し、断線本数にもかかわらず元の発振状態を維持する
ものであることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、発振
回路の発振状態の変化によって物体を検出している。そ
して発振周波数の変化に基づいてコイル線の部分断線を
検出し、異常が検出されたときには断線警報信号を外部
に出力するようにしている。又請求項２の発明では、発
振周波数の上昇によってコイルの部分断線を検知し発振
周波数の低下によって磁性体金属の接近を検出するよう
にしている。本願の請求項４の発明では、発振周波数の
上昇と低下及び振幅の低下を夫々第１〜第４の弁別手段
によって弁別し、それらの出力を信号処理することによ
って磁性体及び非磁性体金属の近接と発振コイルの撚り
線の部分断線を検知するようにしている。

【００１４】更に本願の請求項５の発明では、発振コイ
ルの部分断線が検知されたときに発振状態を発振状態調
整手段によって元の状態に復帰させるようにしている。
請求項６及び７の発明では、断線本数に応じて発振回路
の発振状態を変化させることによって元の発振状態を維
持するようにしている。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の構成を示すブロ
ック図である。本図において発振回路１１は発振コイル
１２とコンデンサＣから成る共振回路を有しており、そ
の共振周波数で発振する発振回路であり、例えばコルピ
ッツやハートレー等の発振回路が用いられる。この発振
回路１１の出力はＦ／Ｖ変換回路１３に与えられ、発振
周波数に対応した電圧信号に変換される。Ｆ／Ｖ変換回
路１３の出力は第１，第２の弁別手段である弁別回路１
４，１５に与えられる。弁別回路１４，１５は夫々異な
った閾値Ｖref1，Ｖref2を有し電圧出力の変化を弁別す
るものであって、物体検知信号が出力回路１６より出力
される。又断線警報信号が断線警報出力回路１７を介し
て出力される。

【００１６】次に本実施例の発振回路の詳細な構成例に
ついて説明する。図２（ａ）は発振回路の一例を示す回
路図であり、ベース接地のコルピッツ型発振回路を示し
ている。この発振回路はトランジスタＱ１のコレクタと
電源間に発振コイル１２及びコンデンサＣ１，Ｃ２の直
列接続体が並列接続されており、コンデンサＣ１，Ｃ２
の中点が抵抗Ｒａを介してトランジスタＱ１のエミッタ
側にフィードバックされる。トランジスタＱ１のベース
には抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧回路が接続されバイアス電流
が供給される。ここで図３（ａ）に示すように発振コイ
ル１２はインダクタンスをＬ１，抵抗をｒ１とする。そ
して発振コイルに検出物体が近接したとき、検出物体は
等価的にコイルＬ２と抵抗ｒ２で示すことができる。こ
こで相互コンダクタンスをＭとすれば、発振コイル１２
の両端から見たインピーダンスＺは図３（ｂ）に示すよ
うにＲｘ，Ｌｘを用いて表すことができる。発振コイル
側から見た合成インピーダンスＺは次式（１）で示され
る。

【数１】又検出物体がない状態では図３（ａ）の抵抗ｒ１，イン
ダクタンスＬ１のみであるため、インピーダンスＺは次
式で示される。Ｚ＝ｒ１＋ｊωＬ１・・・（２）

【００１７】上式（１），（２）より物体の有無によっ
てインピーダンスが変化する。又Ｒｘ，Ｌｘにω²の項
が含まれているから発振周波数によっても変化する。図
４（ａ），（ｂ）は、発振コイル１２の合成インピーダ
ンスＺの抵抗分Ｒｘとインダクタンス分Ｌｘとの周波数
に対する変化を示すグラフであり、夫々物体がない場合
及び磁性体金属である鉄（Ｆｅ），非磁性体金属である
アルミニウム（Ａｌ）が発振コイル１２に密着したとき
の状態を示している。

【００１８】次に発振コイル１２は図２（ｂ）に示すよ
うにＬｘ，Ｒｘで表されることとなる。この発振回路の
発振周波数ｆは次式（３）で示される。尚ｒ_ieはトラン
ジスタＱ１の入力抵抗、ｈ_feは電流増幅率である。

【数２】この式より明らかなように、発振周波数ｆはＲｘ，Ｌｘ
の変化に応じて変化する。

【００１９】又この発振回路の電力条件は次式（４）で
示される。

【数３】又この電力条件は発振回路側のコンダクタンスをｇｉ，
並列共振回路のコンダクタンスをｇ_Lとすると、共振時
はｇ_L＝Ｙとなり、発振条件は次式としても示される。ｇｉ＋ｇ_L≦０・・・（５）

【００２０】この式（４）に示されるように、ｈ_feを十
分大きく設定することによって、物体の有無や共振回路
の損失増加にもかかわらず常に発振状態にある近接スイ
ッチが得られる。この発振回路の発振周波数は、物体が
近接していない通常の状態では図４（ｂ）に示すよう
に、磁性体金属である鉄の接近によっても発振コイルの
インダクタンスが変化しない周波数f₀より低い周波数と
なるように、Ｌ１やコンデンサＣ１，Ｃ２の値を設定す
る。この発振周波数をf₁とする。この状態では、検出物
体（Ｆｅ）が接近した場合には発振コイルのＲｘ，Ｌｘ
の値をＲｘ（Ｆｅ），Ｌｘ（Ｆｅ）とすると、Ｒｘ（Ｆｅ）＞Ｒｘ，Ｌｘ（Ｆｅ）＞Ｌｘとなる。従って発振周波数f₁（Ｆｅ）は、式（３）より
元の発振周波数f₁より低下する。

【００２１】一方発振コイル１２の芯線の一部が断線し
た場合にはＲｘ，Ｌｘの値を夫々Ｒｘ（断），Ｌｘ
（断）とすると、Ｒｘ（断）≫Ｒｘ，Ｌｘ（断）≒Ｌｘとなる。従って式（３）より発振周波数f₁（断）は元の
発振周波数f₁よりも高くなる。

【００２２】即ち磁性体金属が接近したときには発振周
波数は低下し、リッツ線の一部が断線した場合には発振
周波数が上昇する。従って発振周波数の上昇及び低下が
Ｆ／Ｖ変換回路１３によって電圧信号に変換される。こ
の電圧信号は弁別回路１４，１５に与えられる。弁別回
路１４，１５には夫々閾値として物体が近接しておら
ず、発振コイル１２の芯線が断線していない正常状態で
のＦ／Ｖ変換レベルより低いレベルに閾値Ｖref1が設定
されている。又正常な発振状態での電圧よりも高いレベ
ルに閾値Ｖref2が設定されている。従って磁性体金属の
接近により発振周波数が低下し閾値Ｖref1以下となれば
弁別回路１４より出力が出され、出力回路１６より物体
検知信号として外部に出力される。又発振コイル１２の
芯線が部分断線した場合には発振状態は保たれるが、発
振周波数が上昇するためＦ／Ｖ変換回路１３での電圧が
上昇する。この電圧変化により閾値Ｖref2を越えれば弁
別回路１５より出力が出され、芯線が部分的に断線して
いることを示す警報信号が断線警報出力回路１７より出
力されることとなる。尚本実施例は弁別回路１５は芯線
が１本以上断線したときに警報信号を出力するようにし
ているが、複数本が断線したときに警報信号を出力する
ように、閾値Ｖref2を設定してもよいことはいうまでも
ない。

【００２３】次に本発明の第２実施例について説明す
る。図５はこの第２実施例の全体構成を示すブロック図
であり、前述した第１実施例と同一部分は同一符号を付
して詳細な説明を省略する。本実施例では前述した第１
実施例と同様の発振回路１１にＦ／Ｖ変換回路１３及び
検波回路２１が接続される。又Ｆ／Ｖ変換回路１３には
夫々閾値Ｖref3〜Ｖref5を有する第１〜第３の弁別回路
２２〜２４が接続されている。又検波回路２１には閾値
Ｖref6を有する第４の弁別回路２５が接続される。弁別
回路２２，２４は夫々閾値Ｖref3，Ｖref5を越えた場合
に出力を与えるものであり、弁別回路２３，２５は夫々
閾値Ｖref4，Ｖref6以下となったときに弁別出力を信号
処理回路２６に与えるものである。信号処理回路２６は
これらの出力に基づいて物体検知信号及び断線信号を夫
々出力回路２７，断線警報出力回路２８を介して出力す
るものである。

【００２４】図６は信号処理回路２６の一例を示す回路
図である。本図において弁別回路２３の出力は排他的論
理和回路（ＥＯＲ回路）３１，排他的論理和反転回路
（ＥＮＯＲ回路）３２に与えられる。又弁別回路２４の
出力はＥＮＯＲ回路３３に、弁別回路２５の出力はＥＯ
Ｒ回路３１とＥＮＯＲ回路３３に与えられ、弁別回路２
２の出力はＥＮＯＲ回路３２に与えられている。ＥＯＲ
回路３１の出力はＲＳフリップフロップ３４のセット端
に、ＥＮＯＲ回路３２，３３は夫々アンド回路３５，３
６に与えられる。フリップフロップ３４のＱ出力は又断
線警報出力回路２８にも与えられる。又アンド回路３
５，３６はフリップフロップの出力に基づいて正常状態
ではＥＮＯＲ回路３３の出力、一部断線が検知された状
態ではＥＮＯＲ回路３２の出力を選択するものであり、
これらの出力はＯＲ回路３７を介して出力回路２７に与
えられている。

【００２５】ここで発振周波数と出力振幅の変化につい
て説明する。発振周波数は第１実施例と同様に図４に示
すグラフにおいて周波数f₁と選択する。こうすれば検出物体（Ｆｅ）が接近した場合このときの発振コイルの抵抗，インダクタンス変化はＲ
ｘ（Ｆｅ）＞Ｒｘ，Ｌｘ（Ｆｅ）＞Ｌｘとなる。従って
検出物体なしの状態と比べて、発振周波数は低下し振幅
は減少する。検出物体（Ａｌ）が接近した場合このときの変化はＲｘ（Ａｌ）≒Ｒｘ，Ｌｘ（Ａｌ）＜
Ｌｘとなる。従って検出物体なしの状態と比べて、発振
周波数は上昇し振幅は減少する。発振コイル１２が一部断線した場合Ｒｘ（断）＞Ｒｘ，Ｌｘ（断）≒Ｌｘとなる。従って検
出物体なしの状態と比べて発振周波数は上昇し振幅は減
少する。これらの周波数と振幅の変化を検知するため
に、弁別回路２２〜２５の閾値Ｖref3〜Ｖref6が図７に
示すように定められている。

【００２６】図７（ａ）〜（ｉ）は図５，図６のａ〜ｉ
の各部の波形を示すタイムチャートである。本図におい
て物体がない期間Ｔ０には発振周波数及び振幅は一定で
あり、夫々図７（ａ），（ｂ）に示す定常状態となって
いる。そして非磁性体金属であるアルミニウムが接近す
る期間Ｔ１には、発振周波数は上昇し振幅はわずかに低
下する。従って図７（ｆ）に示すように閾値Ｖref3を越
えたことによって非磁性体金属の接近が検出できる。又
磁性体金属が接近する期間Ｔ２には振幅が大幅に低下し
発振周波数も低下する。従って図７（ｃ），（ｅ）に示
すように、弁別回路２３，２５の出力低下によって磁性
体金属の物体が検出できる。図７（ｇ）はＥＮＯＲ回路
３３の出力であり、磁性体及び非磁性体のいずれの金属
体をも検出する状態を示している。

【００２７】更に発振コイル１２の芯線が一部切れた場
合（期間Ｔ３）には、発振周波数は上昇するが振幅は低
下する。従って図７（ｄ），（ｅ）に示すように弁別回
路２４，２５の出力に基づいて芯線切れを検出すること
ができる。図７（ｈ）は断線検知を示すＥＯＲ回路３１
の出力である。この出力によってフリップフロップ３４
がセットされ断線警報が出力される。又これ以降は図７
（ｉ）に示すＥＮＯＲ回路３２の出力側に切換えられ
る。

【００２８】次に本発明の第３実施例について図８を参
照しつつ説明する。本実施例ではＦ／Ｖ変換回路１３，
検波回路２１の出力に夫々複数の弁別回路２２ａ〜２２
ｎ，２５ａ〜２５ｎを接続している。そしてこれらの閾
値を適宜前述のように設定することにより、磁性体金属
及び非磁性体金属の接近を検知している。又発振コイル
１２の芯線切れの本数に応じて適宜閾値を設定しておく
ことによって、芯線切れの本数を検出することができ
る。従ってこの断線本数の信号を複数の断線警報出力回
路２８ａ〜２８ｎより出力することができる。又発振回
路１１には断線検知回路２９が接続される。断線検知回
路２９は発振コイル１２の直流レベルの変化を検知する
ことによって、発振コイル１２の完全な断線を検知する
ものである。

【００２９】次に本発明の第４実施例について説明す
る。図９は本発明の第４実施例による近接スイッチの全
体構成を示すブロック図である。本図において発振回路
４１はコンパレータ４１ａを有しており、その出力側に
抵抗Ｒ３，コンデンサＣ３の直列体が接続される。そし
てコンデンサＣ３の両端には発振コイル１２（ここでは
図３（ｂ）に示す等価回路Ｌｘ，Ｒｘで示している）
と、コンデンサＣ４の直列体が接続される。そしてその
中点はコンパレータ４１ａの反転入力端に接続されてフ
ィードバック回路が構成されている。この場合にはコン
パレータ４１ａの増幅率が１以上であれば次式（６）に
示される発振周波数により発振する。

【数４】

【００３０】そしてこの発振回路４１の出力は計数回路
４２に与えられる。計数回路４２は所定の周期毎に発振
回路４１の出力パルス数を計数することによって、実質
的に周波数を計測している。計数回路４２の出力はデジ
タルコンパレータ４３，４４に与えられる。このデジタ
ルコンパレータは第１実施例と同様に閾値Ｖref1，Ｖre
f2に対応した計数値を閾値として有している。即ちデジ
コルコンパレータ４３は閾値Ｖref1に対応した計数値以
下となったとき、デジタルコンパレータ４４は計数出力
が所定の閾値Ｖref2に対応した計数値を越えたときに夫
々出力を出すものであって、第１実施例と同様に磁性体
金属が接近した状態及びコイルの一部断線を検出してい
る。そして夫々の出力は出力回路１６，断線警報出力回
路１７より外部に出力される。

【００３１】又計数回路４２に第２実施例と同様に弁別
回路２２〜２４の閾値に相当する３つのデジタルコンパ
レータを接続し、又発振回路４１の振幅を検知できるコ
ンデンサＣ４の端子電圧から検波回路２１，弁別回路２
５を接続し、これらの出力を図６に示す信号処理回路に
与えることによって第２実施例と同様に異なった種類の
金属体の接近、及び発振コイル１２の一部断線を検知す
ることができる。尚本実施例では図９に示すような発振
回路を用いているが、他の種々の発振回路を用いて同様
に構成することが可能である。

【００３２】次に本発明の第５実施例について図１０を
参照しつつ説明する。本実施例では断線を検知するだけ
でなく、断線が検知された場合に発振条件をほぼ元の状
態と同一になるように発振状態を調整できるようにした
ものである。本図において図２と同様に発振回路５１は
例えばベース接地型のコルピッツ発振回路であって、そ
の出力は検波回路５２及び計数回路５３に接続される。
検波回路５２は発振出力をその振幅に対応した電圧レベ
ルに変換するものであり、その出力は弁別回路５４に与
えられる。又弁別回路５４は発振振幅の低下によって磁
性体金属の近接を検知するものである。又Ｆ／Ｖ変換回
路５４は発振信号をその周波数に対応した電圧信号に変
換するものであり、その出力はピークホールド回路５５
に与えられる。ピークホールド回路５５はこの変換ピー
ク値を保持するものであって、その出力は複数の弁別回
路５６-1〜５６-nに与えられる。弁別回路５６-1〜５６
-nは夫々定常の発振周波数に対応した電圧よりも連続し
て順次高くなる閾値を有しており、発振周波数の上昇に
よって１〜ｎまでの発振コイル１２の芯線の断線本数を
検出するものである。この断線本数は信号処理回路５７
に与えられる。信号処理回路５７は磁性体の物体検知信
号を出力回路１６を介して出力すると共に、所定数の断
線が検知された場合に断線警報出力回路１７より断線検
知信号を出力するものである。又この信号処理回路５７
の断線本数に対応した出力は発振状態調整回路５８にも
与えられる。発振状態調整回路５８は発振回路５１内の
発振条件を切換えることによって、発振コイルの芯線が
一部断線していても発振条件をほぼ元の状態となるよう
に調整する回路である。

【００３３】図１１は発振状態調整回路５８を含む発振
回路５１の構成を示す回路図である。本図に示すように
発振回路５１自体は図２（ａ），（ｂ）と同様である。
本実施例の発振回路５１においてコンデンサＣ１，Ｃ２
の中点とトランジスタＱ１のエミッタへの帰還抵抗部に
は図示のように複数の抵抗Ｒa1〜Ｒa4の直列接続体が接
続され、これらの各抵抗の中点とトランジスタＱ１のエ
ミッタ間にはトランジスタＱ２〜Ｑ４が接続されてい
る。これらのトランジスタＱ２〜Ｑ４はコンデンサの中
点からエミッタまでの帰還抵抗を規定するものである。
即ちトランジスタＱ２がオン状態では帰還抵抗はＲa1の
み、トランジスタＱ２がオフ，Ｑ３がオン状態では帰還
抵抗はＲa1＋Ｒa2となる。又トランジスタＱ２，Ｑ３が
オフ、Ｑ４がオン状態では帰還抵抗はＲa1＋Ｒa2＋Ｒa3
となる。同様に全てのトランジスタＱ２〜Ｑ４がオフで
は、帰還抵抗はＲa1〜Ｒa4の和となる。このように発振
回路５１の帰還抵抗Ｒａの値を切換えることによって発
振回路側のコンダクタンスｇｉが変化する。発振コイル
の芯線が１〜ｎ本切れたときのコイル側のコンダクタン
スｇ_Lの変化は一定しており、夫々ｇ_LI，ｇ_L2・・・ｇ
_Lnのように順次低下する。従ってこれに対応するように
帰還抵抗を変えることによって常に式（５）に示される
発振条件を満足するようにしている。こうすれば芯線切
れによっては発振が停止することがなく、しかも動作不
良を起こさない近接スイッチが実現できることとなる。

【００３４】尚本実施例は発振周波数の上昇によって発
振コイルの断線本数を検出するようにしているが、図１
２に示すように検波回路５２に複数の弁別回路６１-1〜
６１-nを設け、この弁別回路の出力に基づいて断線本数
を検出するようにしてもよい。この場合には磁性体金属
の検出の区別をするために計数回路６２又はＦ／Ｖ変換
回路を設け、その周波数変化の方向によって弁別回路の
出力を選択するものとする。そして発振周波数が上昇し
た場合には断線したものと判断されるため、複数の弁別
回路の閾値によって断線本数を検出し、周波数及び振幅
が低下した場合には磁性体金属の検出としてそのレベル
に応じて物体検知信号を出力することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、複数の被覆されたコイル素線を撚り合わせて構成さ
れた発振コイルを有する発振回路において、コイル素線
の一部の断線により発振条件が変化した場合にこの変化
を検出するようにしている。従ってコイル素線が全て断
線するまでに異常報知信号を出力することができ、故障
の予知が可能となる。又本願の請求項５〜７の発明では
このような効果に加えて、コイル素線の断線本数に応じ
て発振回路の発振条件を変化させるようにしている。従
ってコイル素線が数本断線した場合にも発振条件をこれ
に対応させて変更することによって正常な動作を継続す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による近接スイッチの全体
構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ）は本実施例の発振回路の回路図、（ｂ）
はコイルに物体が近接した場合の等価回路による回路図
である。

【図３】（ａ）は発振コイルと物体の等価回路、（ｂ）
は物体が接近した場合の発振コイルの等価回路である。

【図４】（ａ）は本実施例の発振コイルを含む等価回路
の周波数に対する抵抗Ｒｘの変化を示すグラフ、（ｂ）
は周波数に対するインダクタンスＬｘの変化を示すグラ
フである。

【図５】本発明の第２実施例による近接スイッチの全体
構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２実施例による信号処理回路の構成
を示す回路図である。

【図７】本発明の第２実施例の動作を示すタイムチャー
トである。

【図８】本発明の第３実施例による近接スイッチの全体
構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第４実施例による近接スイッチの全体
構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第５実施例による近接スイッチの全
体構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第５実施例による発振回路と発振状
態調整回路の構成を示す回路図である。

【図１２】本発明の第６実施例による近接スイッチの全
体構成を示すブロック図である。

【図１３】（ａ），（ｂ）は従来の近接スイッチの一例
を示す断面図である。

【図１４】（ａ）は従来の近接スイッチの共振回路の等
価回路、（ｂ）は物体までの距離に対するコイルのコン
ダクタンス変化を示すグラフ、（ｃ）は発振コイルの撚
り線数に対する導体抵抗の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１１，４１発振回路１２発振コイル１３，５３Ｆ／Ｖ変換回路１４，１５，２２〜２５，５４，５６-1，５６-n 弁別
回路１６，２７出力回路１７，２８断線警報出力回路２１検波回路２９断線検知回路４２計数回路４３，４４デジタルコンパレータ５８発振状態調整回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の被覆されたコイル素線を撚り合わ
せて構成される発振コイルを含む発振回路を有し、前記発振回路の発振出力の変化に基づいて物体を検出す
る近接スイッチであって、前記発振回路の周波数変化に基づいて発振コイルの部分
断線を検出する弁別手段と、を具備することを特徴とす
る近接スイッチ。
【請求項２】複数の被覆されたコイル素線を撚り合わ
せて構成される発振コイルを含む発振回路を有し、前記発振回路の発振出力の変化に基づいて物体を検出す
る近接スイッチであって、前記発振回路の発振周波数の低下に基づいて磁性体金属
の接近を検知する第１の弁別手段と、前記発振回路の周波数の上昇に基づいて発振コイルの撚
り線の部分断線を検知する第２の弁別手段と、を具備す
ることを特徴とする近接スイッチ。
【請求項３】前記第２の弁別手段は、複数本の素線の
断線検出時に断線検知による故障信号を出力するもので
あることを特徴とする請求項２記載の近接スイッチ。
【請求項４】複数の被覆されたコイル素線を撚り合わ
せて構成される発振コイルを含む発振回路を有し、前記発振回路の発振出力の変化に基づいて物体を検出す
る近接スイッチであって、前記発振回路の発振周波数の上昇を検知する第１，第３
の弁別手段と、前記発振回路の発振周波数の低下を検知する第２の弁別
手段と、前記発振回路の発振振幅の低下を検知する第４の弁別手
段と、前記第１〜第４の弁別手段の出力に基づいて物体を検知
すると共に、発振コイルの部分断線を検知する信号処理
回路と、を具備することを特徴とする近接スイッチ。
【請求項５】前記弁別手段による発振コイルの部分断
線信号に基づいて、前記発振回路の発振状態を元の状態
に復帰させる発振状態調整手段を有することを特徴とす
る請求項１記載の近接スイッチ。
【請求項６】前記弁別手段は発振コイルの断線本数を
検出するものであり、発振状態調整手段は、前記弁別手段による断線本数信号
に基づいて前記発振回路の発振状態を元の状態に復帰さ
せるものであることを特徴とする請求項５記載の近接ス
イッチ。
【請求項７】前記発振回路は帰還抵抗の抵抗値によっ
て発振条件を変化させるものであり、前記発振状態調整手段は、前記発振回路の帰還抵抗の抵
抗値を撚り線の断線本数に対応して順次小さくなるよう
に選択し、断線本数にもかかわらず元の発振状態を維持
するものであることを特徴とする請求項６記載の近接ス
イッチ。